CN111052138A - 光学指纹识别的方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及光学指纹识别的方法、装置和电子设备。该光学指纹识别装置包括：光路引导结构和光学指纹传感器；其中，该光路引导结构设置在显示屏和该光学指纹传感器之间，以将在该显示屏上方的手指形成的返回光信号引导至该光学指纹传感器；该光学指纹传感器包括的感应阵列用于接收返回光信号，并根据该返回光信号检测该手指的指纹图像；其中，该返回光信号包括的第一返回光信号为第一光信号透射进该手指，再从该手指透射出并穿过该显示屏的光信号。本申请实施例的光学指纹识别的方法、装置和电子设备，利用透射出手指表面的透射光获得指纹图像，可以不受手指是否与电子设备的表面接触良好的影响，成像效果更好，提高指纹识别的成功率。

Description

光学指纹识别的方法、装置和电子设备

技术领域

本申请涉及生物识别领域，尤其涉及光学指纹识别的方法、装置和电子设备。

背景技术

近年来，智能手机进入全面屏时代，手机的屏占比越来越大，屏下指纹识别技术顺势成为潮流，光学屏下指纹技术率先进入商用，国内主流手机厂商均发布了光学屏下指纹机型，国际品牌厂商的屏下指纹技术新机也在紧密锣鼓地研发中。

目前的光学屏下指纹技术基本都应用在有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)和有源矩阵有机发光二极体(Active-matrix organic light-emitting diode，AMOLED)等自发光的手机屏幕上，利用这类屏幕包括的自发光的屏幕像素作为光源，光线照射到手指上经过手指反射，透过手机屏幕和特殊光学镜头，被屏下的传感器接收到，实现指纹图像采集和指纹识别。

发明内容

本申请提供了一种光学指纹识别的方法、装置和电子设备，能够提高指纹识别效率。

第一方面，提供了一种光学指纹识别装置，适用于具有显示屏的电子设备，包括：光路引导结构光学指纹传感器；其中，所述光路引导结构用于设置在所述显示屏和所述光学指纹传感器之间，以将在所述显示屏上方的手指形成的第一返回光信号引导至所述光学指纹传感器；所述光学指纹传感器用于设置在所述显示屏的下方，其包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述感应阵列用于接收经过所述光路引导结构的所述第一返回光信号，并根据所述第一返回光信号检测所述手指的指纹图像；其中，所述第一返回光信号为第一光信号透射进所述手指，再从所述手指透射出并穿过所述显示屏的光信号。

结合第一方面，在第一方面的一种实现方式中，所述第一光信号为发光组件以预设角度朝向所述手指发射的光信号，其中所述发光组件用于设置在所述显示屏的边缘，并与所述显示屏并排设置且互不遮挡。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件用于设置在所述电子设备的上表面的非显示区域的下方，所述发光组件以所述预设角度发出的所述第一光信号照射到触摸在所述电子设备的上表面的指纹检测区域的所述手指，所述指纹检测区域位于所述电子设备的上表面的显示区域。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件包括光源和透镜，所述透镜位于所述光源的上表面；所述透镜用于汇聚所述光源发出的所述第一光信号，以使所述第一光信号照射到触摸所述指纹检测区域的所述手指。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件包括垂直腔表面发射激光器，所述激光器垂直腔表面发射用于向触摸所述指纹检测区域的所述手指发出所述第一光信号。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件发出的所述第一光信号为红外光或可见光。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述红外光的波长为940nm；或者，所述可见光的波长为550nm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件包括一个光源，所述一个光源的位置对应于所述电子设备上表面的第一区域，所述光学指纹传感器的位置对应于所述电子设备上表面的第二区域，所述第一区域的中心点与所述第二区域的中心点的连线为第一线段，所述第一线段垂直于所述电子设备的边缘。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一线段的取值范围为5mm至30mm之间。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件包括第一光源和第二光源，所述光学指纹传感器的位置对应于所述电子设备上表面的第二区域，所述第一光源对应于所述电子设备上表面的第三区域，所述第二光源对应于所述电子设备上表面的第四区域，所述第三区域的中心点与所述第四区域的中心点的连线为第二线段，所述第二区域的中心点与所述第二线段的中点的连线为第三线段，所述第三线段垂直于所述电子设备的边缘。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第三线段的取值范围为5mm至30mm之间。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述显示屏上方设置有透明盖板，且所述发光组件设置在所述透明盖板的边缘区域下方；所述透明盖板用于为所述手指提供触摸界面，所述发光组件发出的所述第一光信号以所述预设角度从所述透明盖板透射进所述手指。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件发出的所述第一光信号在所述透明盖板的上表面的出射角小于或者等于角度预设值。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述角度预设值的取值范围为1°至20°。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述角度预设值在10°至20°之间。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件发出的所述第一光信号在所述手指上的入射位置距离所述透明盖板的高度小于或者等于高度预设值。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述高度预设值小于或者等于5mm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述透明盖板包括第一吸光部，所述第一吸光部用于吸收所述发光组件发出的所述第一光信号中的第一部分光，以阻止所述第一部分光在所述透明盖板上表面发生反射后传输至所述光学指纹传感器。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一吸光部设置在所述透明盖板的上表面的非显示区域。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述显示屏包括靠近所述透明盖板的导电玻璃和偏光片，所述发光组件位于所述导电玻璃和所述发光组件的边缘，并与所述导电玻璃和所述偏光片均互不遮挡。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述发光组件与所述导电玻璃和所述偏光片之间设置有第二吸光部，所述第二吸光部用于吸收所述发光组件发出的所述第一光信号中的第二部分光，以阻止所述第二部分光横向传输至所述导电玻璃和所述偏光片。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述显示屏包括多个自发光显示单元，所述多个自发光显示单元用于显示图像；所述光路引导结构用于：将在所述显示屏上方的所述手指形成的第二返回光信号引导至所述光学指纹传感器；所述光学指纹传感器的所述感应阵列用于：接收经过所述光路引导结构的所述第二返回光信号，并根据所述第二返回光信号检测所述手指的指纹图像；其中，所述第二返回光信号为所述显示屏的至少部分自发光显示单元发出的第二光信号照射所述手指并产生反射而产生的光信号。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述光学指纹传感器用于根据所述第一返回光信号检测出所述手指的第一指纹图像，还用于根据所述第二返回光信号检测出所述手指的第二指纹图像。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第二光信号的波长为550nm。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述装置还包括：控制单元，用于在所述发光组件发出所述第一光信号时控制所述至少部分自发光显示单元不发出所述第二光信号，以及在所述至少部分自发光显示单元发出所述第二光信号时控制所述发光组件不发出所述第一光信号。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述装置还包括：处理器，所述处理器用于：获取第一指纹图像，所述第一指纹图像为根据所述第一返回光信号生成的；在所述第一指纹图像与预设指纹图像相匹配时，确定指纹识别成功；或，在所述第一指纹图像与所述预设指纹图像不匹配时，确定指纹识别失败。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述装置还包括：处理器，所述处理器还用于：获取第一指纹图像，所述第一指纹图像为根据所述第一返回光信号生成的；获取第二指纹图像，所述第二指纹图像为根据所述第二返回信号光生成的；在所述第一指纹图像和所述第二指纹图像中至少一个指纹图像与预设指纹图像相匹配，确定指纹识别成功；或者，在所述第一指纹图像和所述第二指纹图像均与所述预设图像不匹配时，确定指纹识别失败。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述光路引导结构包括光学透镜，所述光学透镜设置在所述光学指纹传感器上方，用于将穿过所述显示屏的返回光信号汇聚到所述光学指纹传感器的所述感应阵列。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一返回光信号为红外光，所述第二返回光信号为可见光，所述光学透镜对红外光可成像和对可见光成像不具有像色差。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述光路引导结构包括具有多个准直单元或者微孔阵列的光学准直器，所述光学准直器用于将穿过所述显示屏的返回光信号通过所述多个准直单元或者微孔阵列分别传输到所述光学指纹传感器的所述感应阵列中对应的光学感应单元；或者，所述光路引导结构包括具有多个微透镜的微透镜阵列和具有多个微孔的挡光层，所述微透镜阵列用于将穿过所述显示屏的返回光信号通过所述多个微透镜分别聚焦到所述挡光层对应的微孔，并通过所述微孔传输到所述光学指纹传感器的所述感应阵列中对应的光学感应单元。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述装置还包括：滤光片，位于所述光学指纹传感器上方，所述滤光片用于滤除所述第一返回光信号和所述第二返回光信号以外的其他光信号。

结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的另一种实现方式中，所述第一返回光信号为波长940nm的红外光，所述第二返回光信号为波长550nm的可见光，所述滤光片至少用于滤除波长不等于940nm和550nm的光。

因此，本申请实施例的光学指纹识别装置，包括光学指纹传感器，该光学指纹传感器接收从所述手指透射出的光信号，由于光入射至手指后，从手指表面透射出的光线在谷线和脊线部分是有差别的，依靠这种差别可以生成指纹图像，并且，这种差别可以不受手指是否与电子设备的表面接触良好的影响，也就是基本不会受干手指的影响，因此成像效果更好，获得的指纹图像更加清晰，从而可以进一步提高指纹识别的成功率。

第二方面，提供了一种电子设备，包括：上述第一方面或其各个可能的实现方式中的光学指纹识别装置。

第三方面，提供了一种指纹识别的方法，适用于上述第一方面或其各个可能的实现方式中的光学指纹识别装置，该方法包括：获取第一指纹图像，所述第一指纹图像为根据第一返回光生成的，所述第一返回光为第一光信号透射进手指并从所述手指透射出的光信号；根据所述第一指纹图像，进行指纹识别。

结合第三方面，在第三方面的一种实现方式中，所述根据所述第一指纹图像，进行指纹识别，包括：若所述第一指纹图像与预设指纹图像相匹配，确定指纹识别成功；或，若所述第一指纹图像与所述预设指纹图像不匹配，确定指纹识别失败。

结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述方法还包括：获取第二指纹图像，所述第二指纹图像为根据第二返回光生成的，所述第二返回光为第二光信号照射所述手指后反射的光信号；所述根据所述第一指纹图像，进行指纹识别，包括：若所述第一指纹图像和所述第二指纹图像中至少一个指纹图像与预设指纹图像相匹配，确定指纹识别成功。

结合第三方面及其上述实现方式，在第三方面的另一种实现方式中，所述根据所述第一指纹图像，进行指纹识别，包括：若所述第一指纹图像和所述第二指纹图像均与所述预设图像不匹配，确定指纹识别失败。

附图说明

图1是根据本申请实施例的电子设备的结构的俯视图。

图2是根据本申请实施例的电子设备的结构的侧视图。

图3是根据本申请实施例的通过准直器引导光路的示意图。

图4是根据本申请实施例的通过透镜引导光路的示意图。

图5是根据本申请实施例的基于反射成像的原理的示意图。

图6是根据本申请实施例的基于反射成像获得的指纹图像。

图7是根据本申请实施例的干手指在基于反射成像时的原理的示意图。

图8是根据本申请实施例的干手指基于反射成像获得的指纹图像。

图9是根据本申请实施例的手指表面透射出的垂直光线的示意图。

图10是根据本申请实施例的电子设备的示意图。

图11是根据本申请实施例的基于反射光原理获得的指纹图像。

图12是根据本申请实施例的基于透射光原理获得的指纹图像。

图13是根据本申请实施例的发光组件发光角度的示意图。

图14是根据本申请实施例的发光组件包括的一个光源对应于透明盖板的位置的示意图。

图15是根据本申请实施例的手指触摸位置的示意图。

图16是根据本申请实施例的发光组件包括的两个光源对应于透明盖板的位置的示意图。

图17是根据本申请实施例的手指触摸位置的另一示意图。

图18是根据本申请实施例的手指触摸位置的再一示意图。

图19是根据本申请实施例的透明盖板中设置第一吸光部的示意图。

图20是根据本申请实施例的电子设备的另一示意图。

图21是根据本申请实施例的光学指纹识别装置的示意图。

图22是根据本申请实施例的光学透镜的多色光焦点偏移的曲线。

图23是根据本申请实施例的滤光片对不同波长的光的透过率的曲线。

图24是根据本申请实施例的指纹识别方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应理解，本申请实施例可以应用于光学指纹系统，包括但不限于光学指纹识别系统和基于光学指纹成像的医疗诊断产品，本申请实施例仅以光学指纹系统为例进行说明，但不应对本申请实施例构成任何限定，本申请实施例同样适用于其他采用光学成像技术的系统等。

作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹系统可以应用在智能手机、平板电脑以及其他具有显示屏的移动终端或者其他电子设备；更具体地，在上述电子设备中，指纹识别装置可以具体为光学指纹装置，其可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下(Under-display)光学指纹系统。或者，所述指纹识别装置也可以部分或者全部集成至所述电子设备的显示屏内部，从而形成屏内(In-display)光学指纹系统。

如图1和图2所示为本申请实施例可以适用的电子设备的两个结构示意图，其中，图1为俯视图，图2为侧视图。该电子设备10包括显示屏120和光学指纹装置130，其中，该光学指纹装置130设置在该显示屏120下方的局部区域。该光学指纹装置130包括光学指纹传感器，该光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元131的感应阵列133，该感应阵列所在区域或者其感应区域为该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103。如图1所示，该指纹检测区域103位于该显示屏120的显示区域之中。在一种替代实施例中，该光学指纹装置130还可以设置在其他位置，比如该显示屏120的侧面或者该电子设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将该显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到该光学指纹装置130，从而使得该指纹检测区域103实际上位于该显示屏120的显示区域。

应当理解，该指纹检测区域103的面积可以与该光学指纹装置130的感应阵列的面积不同，例如通过例如透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线汇聚或者反射等光路设计，可以使得该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103的面积大于该光学指纹装置130感应阵列的面积。在其他替代实现方式中，如果采用例如光线准直方式进行光路引导，该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103也可以设计成与该光学指纹装置130的感应阵列的面积基本一致。

因此，使用者在需要对该电子设备进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于该显示屏120的指纹检测区域103，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此采用上述结构的电子设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键(比如Home键)，从而可以采用全面屏方案，即该显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个电子设备10的正面。

作为一种可选的实现方式，如图2所示，该光学指纹装置130包括光检测部分134和光学组件132，该光检测部分134包括感应阵列以及与该感应阵列电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以在通过半导体工艺制作在一个芯片(Die)，比如光学成像芯片或者光学指纹传感器，该感应阵列具体为光探测器(Photo detector)阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，该光探测器可以作为上述的光学感应单元；该光学组件132可以设置在该光检测部分134的感应阵列的上方，其可以具体包括滤光层(Filter)、导光层或光路引导结构以及其他光学元件，该滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而该导光层或光路引导结构主要用于将从手指处返回的光导引至该感应阵列进行光学检测。

在具体实现上，该光学组件132可以与该光检测部分134封装在同一个光学指纹部件。比如，该光学组件132可以与该光学检测部分134封装在同一个光学指纹芯片，也可以将该光学组件132设置在该光检测部分134所在的芯片外部，比如将该光学组件132贴合在该芯片上方，或者将该光学组件132的部分元件集成在上述芯片之中。

其中，该光学组件132的导光层或者光路引导结构有多种实现方案，比如，如图3所示，该光学组件132的该导光层可以具体为在半导体硅片制作而成的准直器(Collimator)层，其具有多个准直单元或者微孔阵列，该准直单元可以具体为小孔，从手指反射回来的反射光中，垂直入射到该准直单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，而入射角度过大的光线在该准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个光学感应单元基本只能接收到其正上方的指纹纹路反射回来的反射光，从而该感应阵列便可以检测出手指的指纹图像。

在另一种实施例中，该导光层或者光路引导结构也可以为光学透镜(Lens)层，其具有一个或多个透镜单元，比如一个或多个非球面透镜组成的透镜组，例如，如图4所示，该光学组件132可以包括一个透镜，其用于将从手指反射回来的反射光汇聚到其下方的光检测部分134的感应阵列，以使得该感应阵列可以基于该反射光进行成像，从而得到该手指的指纹图像。可选地，该光学透镜层在该透镜单元的光路中还可以形成有针孔或者孔径光阑，该针孔可以配合该光学透镜层扩大该光学指纹装置的视场，以提高该光学指纹装置130的指纹成像效果。

在其他实施例中，该导光层或者光路引导结构也可以具体采用微透镜(Micro-Lens)层，该微透镜层具有由多个微透镜形成的微透镜阵列，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在该光检测部分134的感应阵列上方，并且每一个微透镜可以分别对应于该感应阵列的其中一个感应单元。并且，该微透镜层和该感应单元之间还可以形成其他光学膜层，比如介质层或者钝化层，更具体地，该微透镜层和该感应单元之间还可以包括具有微孔的挡光层，其中该微孔形成在其对应的微透镜和感应单元之间，该挡光层可以阻挡相邻微透镜和感应单元之间的光学干扰，并使得该感应单元所对应的光线通过该微透镜汇聚到该微孔内部并经由该微孔传输到该感应单元以进行光学指纹成像。

应当理解，上述光路引导结构的几种实现方案可以单独使用也可以结合使用，比如，可以在该准直器层或者该光学透镜层下方进一步设置微透镜层。当然，在该准直器层或者该光学透镜层与该微透镜层结合使用时，其具体叠层结构或者光路可能需要按照实际需要进行调整。

可选的，在某些实施例中，该光学指纹装置130可以仅包括一个光学指纹传感器，此时光学指纹装置130的指纹检测区域103的面积较小且位置固定，因此用户在进行指纹输入时需要将手指按压到该指纹检测区域103的特定位置，否则光学指纹装置130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。

在其他替代实施例中，该光学指纹装置130可以具体包括多个光学指纹传感器；该多个光学指纹传感器可以通过拼接方式并排设置在该显示屏120的下方，且该多个光学指纹传感器的感应区域共同构成该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103。也即是说，该光学指纹装置130对应的指纹检测区域103可以包括多个子区域，每个子区域分别对应于其中一个光学指纹传感器的感应区域，从而将该光学指纹装置130的指纹采集区域103可以扩展到该显示屏的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。可替代地，当该光学指纹传感器数量足够时，该指纹检测区域130还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。

应当理解的是，在具体实现上，该电子设备10还包括透明盖板110，或者称为透明保护盖板110，该盖板110可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于该显示屏120的上方并覆盖该电子设备10的正面。因为，本申请实施例中，所谓的手指按压在该显示屏120实际上是指按压在该显示屏120上方的盖板110或者覆盖该盖板110的保护层表面。

应理解，本申请实施例中的该显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示屏或者微型发光二极管(Micro-LED)显示屏。以采用OLED显示屏为例，该光学指纹装置130可以利用该OLED显示屏120位于该指纹检测区域103的显示单元(即OLED光源)来作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在该指纹检测区域103时，显示屏120向该指纹检测区域103上方的目标手指140发出一束光111，该光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过该手指140内部散射而形成散射光。

在其他实施例中，所述光学指纹装置130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号。在这种情况下，所述光学指纹装置130可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，所述电子设备10的光学指纹系统还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述电子设备10的保护盖板下方的边缘区域，而所述光学指纹装置130可以设置液晶面板或者保护盖板的边缘区域下方并通过光路引导以使得指纹检测光可以到达所述光学指纹装置130；或者，所述光学指纹装置130也可以设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述光学指纹装置130。

在其他替代实现方式中，该显示屏120也可以采用非自发光的显示屏，比如采用背光的液晶显示屏；在这种情况下，所述光学检测装置130便无法采用所述显示屏120的显示单元作为激励光源，因此需要在所述光学检测装置130内部集成激励光源或者在其外部设置激励光源来实现光学指纹检测，当采用所述光学指纹装置130采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号时，其检测原理与上面自发光显示屏的描述内容是一致的。

应理解，为便于描述，上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的嵴(ridge)与峪(vally)对于光的反射能力不同，因此，来自指纹嵴的反射光151和来自指纹峪的发生过152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被光学指纹装置130中的感应阵列134所接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号；基于该指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在该电子设备10实现光学指纹识别功能。

具体地，图5示出了基于反射光成像的原理的示意图。如图5所示，这里假设手机的表面为玻璃盖板，手指进行指纹识别时接触手机玻璃盖板表面，其中，手指的指纹脊线可以与表面接触良好，而手指的指纹谷线与表面存在空隙，该空隙内为空气。

另外，如图5所示，这里还假设通过该玻璃盖板照射至手指的光L1为均匀的。根据光学的折射和反射定律，当光L1照射至手指时，指纹脊线处因为接触良好，并且手指与玻璃盖板的折射率相近，所以透射进手指的光L11较多，而反射光L21较少；但谷线处存在空气间隙，由于空气与玻璃盖板的折射率差异较大，所以透射进手指的光L12较少，而盖板表面的反射光L22较多，另外还可能存在小部分从该指纹谷表面反射回的光L23，以此形成了指纹谷脊之间的对比信号，进而可以形成指纹图像，例如，如图6所示的指纹图像。

但是在实际应用中，由于利用反射式成像的光学指纹原理上存在干手指问题，所以可能会存在指纹图像不清晰的情况。干手指是指手指表面的油脂和汗液较少，例如，目前大约有10％～20％的人群是干手指，另外，普通人群在特殊场景也会转化为干手指，如洗手后或者低温状态下，都会导致手指变干。

对比图5中手指与触摸手机表面接触良好的状态，图7示出了干手指时手指触摸手机表面时垂直方向光线的示意图。如图7所示，在干手指状态下，会导致手指触摸手机表面时，指纹脊线与表面的接触的不好，在指纹脊线和手机表面存在空气间隙；而指纹谷线与手机表面也存在空气间隙，这将导致二者反射光成像的对比度降低甚至完全没有了。也就是说，依赖反射光差异进行成像，但这部分的信号对比度很低，所以成像质量差，例如，如图8所示，在干手指状态下，光学指纹无法获得很好的信号，指纹图像十分不清楚，这将导致解锁的成功率严重下降。

因此，本申请实施例提供了一种光学指纹识别装置，能够提高指纹识别效率。

具体地，该光学指纹识别装置适用于具有显示屏的电子设备，包括：位于该显示屏下方的光学指纹传感器；该光学指纹传感器用于接收第一返回光信号，该第一返回光信号为第一光信号透射进手指，再从该手指透射出并穿过显示屏的光信号，该第一返回光信号用于获取该手指的第一指纹图像。

当手指进行指纹识别时，手指触摸电子设备上表面的指纹检测区域，第一光信号透射进手指内，并从手指表面透射出第一返回光信号。其中，该第一光信号在透射进手指之后，在手指内传播，例如，可能在手指内发生反射、折射或者散射等现象。由于手指指纹表面的谷线和脊线的形态不同，所以能够从手指表面透射出的第一返回光信号在指纹的谷线和脊线是有差别的，例如，在谷线位置的第一返回光信号的强度会弱于从脊线位置透射出的第一返回光信号。根据这种差别，可以生成指纹图像。

例如，如图9所示，透射进手指的第一光信号在手指内传播，这里以垂直于指纹谷线和脊线的光线为例进行说明。由于指纹谷线和脊线的结构不同，所以对于垂直方向的光而言，通常情况下，能够垂直照射到谷线的光线L21要少于能够垂直照射到脊线的光线L11。另外，再以垂直方向透射出手指表面的光信号为例。这里将光线L11从脊线透射出后垂直传输至电子设备内的光线称为光线L12，并将光线L21从谷线透射出后垂直传输至电子设备内的光线称为光线L22，由于光线L21和L11的不同以及谷线和脊线的不同，所以光线L22通常少于光线L12。

因此，从手指表面透射出的光线在谷线和脊线部分是有差别的，依靠这种差别可以生成指纹图像，并且，这种差别可以不受手指是否与电子设备的表面接触良好的影响，也就是基本不会受干手指的影响，因此成像效果更好，获得的指纹图像更加清晰，进而提高指纹识别的成功率。

下面将结合具体实施例，详细描述本申请实施例的光学指纹识别装置。

具体地，图10示出了本申请实施例的电子设备200的示意图。如图10所示，该电子设备200包括：光学指纹识别装置240和显示屏220，其中，该光学指纹识别装置240为位于该显示屏220的下方。具体地，该光学指纹识别装置240可以包括设置在该显示屏的下方的光学指纹传感器；该光学指纹传感器用于接收第一返回光信号，该第一返回光信号为第一光信号透射进手指，再从该手指透射出并穿过显示屏的光信号，该第一返回光信号用于获取该手指的第一指纹图像。例如，该光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元的感应阵列，该感应阵列用于接收经过该光路引导结构的该第一返回光信号，并根据该第一返回光信号检测该手指的指纹图像。

另外，该光学指纹识别装置240还可以包括：光路引导结构，该光路引导结构用于设置在该显示屏220和该光学指纹传感器之间，以将在该显示屏220上方的手指形成的该第一返回光信号引导至该光学指纹传感器。

本申请实施例中的光学指纹识别装置240可以设置在电子设备200内部，其中，该电子设备200可以上述电子设备10。例如，该光学指纹识别装置240可以设置在该电子设备的正面或者背面，或者，可以设置在该电子设备的显示屏下方，或者设置在显示屏的周围，例如，显示屏的底部。

为了便于说明，本申请实施例以将该光学指纹识别装置240设置在电子设备200的显示屏220下方为例进行说明。对应的，手指在进行指纹识别时，触摸在该显示屏220的上方，也就是触摸在电子设备200的上表面的指纹检测区域。也就是本申请实施例的该光学指纹识别装置为屏下指纹识别装置。

应理解，本申请实施例的光学指纹识别装置240可以对应于电子设备10中的光学指纹装置130，其中，该光学指纹装置240中包括的光学指纹传感器可以对应于电子设备10中的光检测部分134，该光学指纹装置240中包括的光路引导结构可以对应于电子设备10中的光学组件132，例如，对应于该光学组件132包括的光路引导结构；另外，该显示屏220可以对应于图1和图2中的显示屏120，为了简洁，在此不再赘述。

例如，本申请实施例中的显示屏220以自发光显示屏为例进行说明。具体地，该显示屏220还可以包括多个自发光显示单元，或者说包括自发光显示单元阵列。其中，该自发光显示单元可以用于显示图像。

由于该显示屏220的自发光显示单元可以发光，所以本申请实施例中的第一光信号可以通过该显示屏220的自发光显示单元获得。

或者，本申请实施例的第一光信号也可以通过其他光源发光而获得。由于利用透射光成像过程中应尽量避免反射光的影响，所以可以考虑通过合理设置发出第一光信号的光源的位置，来避免反射光的影响。

可选的，如图10所示，该电子设备200还包括：发光组件230，用于发出该第一光信号，例如，发光组件230用于以预设角度向手指发射第一光信号，该第一光信号照射到触摸在电子设备200的上表面的指纹检测区域的手指，该指纹检测区域位于电子设备200的上表面的显示区域。

。具体地，为了避免反射光的影响，可以将该发光组件230设置在该显示屏220的边缘，与该显示屏220互不遮挡。

例如，可以将该发光组件230设置在该电子设备200的上表面的非显示区域的下方。也就是说，可以将该发光组件230设置在电子设备200的边框中，以免影响表面显示屏220显示图像。

再例如，该电子设备200还可以包括透明盖板210，该透明盖板210位于显示屏220的上方，同时也位于发光组件230的上方。该透明盖板210用于为手指提供触摸界面，也就是说，该透明盖板210为电子设备200的上表面的结构。

应理解，该透明盖板210可以对应上述电子设备10中的盖板110，为了简洁，在此不再赘述。

将该透明盖板210设置于该显示屏220和该发光组件230的上方，能够使得发光组件230发出的光仅经过透明盖板210的透射后达到手指，从而保证透射至手指的第一光信号的强度和方向性更好，

例如，图11示出了基于反射光成像而获得的指纹图像，如图11所示，该指纹图像的中心区域由于接触不良导致信号很弱，例如，可能由于干手指的影响，导致指纹图像不清晰。图12示出了与图11相同状态下基于透射光成像而获得的指纹图像，例如，图12可以为通过如图10所示的电子设备200而获得的第一指纹图像。如图12所示，在同图11的同样状态下，透射光成像受接触的情况的影响小，因此成像更加清晰。

应理解，考虑到透射光的效果，本申请实施例的该发光组件230优选方向性较强的光源，例如，该发光组件230可以包括用于发射激光的部件，例如激光器，或者垂直腔表面发射激光器(vecsel)，该发光组件230包括的激光器用于发射第一光信号；或者，该发光组件还可以包括发光二极管(Light Emitting Diode，LED)光源，通过该LED光源发光，并且可以通过在发光组件230中的光源的上方设置透镜的方式，达到聚光的目的，从而减少杂散光的传播。

例如，如图13所示，该发光组件230可以包括光源231和透镜232，该透镜232位于该光源231的上表面；该透镜232用于汇聚该光源231发出的第一光信号，以使得第一光信号以预设角度照射到触摸指纹检测区域的手指。例如，该透镜232将第一光信号朝向手指触摸电子设备上表面时的位置处汇聚。

可选的，本申请实施例中的发光组件230可以发出可见光，或者也可以发出不可光，即第一光信号可以为可见光，或者，该第一光信号也可以为不可见光，例如，该第一光信号还可以为红外光。

例如，该第一光信号为可见光时，可以选择550nm波段的可见光，或者，也可以选择其他波段的可见光。

再例如，该第一光信号为不可见光时，例如，该第一光信号可以为红外光，并且可以选择940nm波段的红外光，或者，也可以选择其他波段的红外光。

可选的，为了避免透射至手指的第一光信号需要穿透组织过多，而导致光强衰减迅速，需要调整发光组件230的发出的光信号的相关参数。

例如，如图13所示，该发光组件230发出的光在该透明盖板210的上表面的出射角θ可以设置为小于或者等于角度预设值，其中，该角度预设值可以根据实际应用进行设置。例如，可以考虑透射进手指的第一光信号的效果，若该角度预设值太大，会导致透射进手指后需要穿过的组织过多，光强衰减太多。例如，通常该角度预设值的取值范围可以设置为1°至20°，或者，也可以设置为10°至20°之间。

另外，如图13所示，还可以设置该发光组件230发出的光在该手指上的入射位置距离该透明盖板210的高度H小于或者等于高度预设值，其中，与角度预设值类型，该高度预设值也可以根据实际应用进行设置。例如，可以考虑透射进手指的第一光信号的效果，若该高度预设值太大，会导致透射进手指后需要穿过的组织过多，光强衰减太多；但也不能设置太小，也会影响第一光信号强度。因此，通常该高度预设值可以设置为小于或者等于5mm。

通过设置从透明盖板210的出射角度以及入射手指的高度，能够避免第一光信号需要穿透组织过多而导致光强衰减迅速的问题。

可选的，本申请实施例的发光组件230可以包括至少一个光源，并且通过将光源设置在不同的位置，可能会有不同的成像效果。其中，本申请实施例中该至少一个光源中每个光源可以为一个点光源，例如可以指一个LED灯；或者每个光源指多个点光源构成的一组光源，例如一个LED灯组，每个光源的光强可以根据实际需求进行设置。

可选的，作为一个实施例，该发光组件230可以仅包括一个光源。图14示出了发光组件230包括的一个光源的位置对应于透明盖板的位置的示意图。如图14所示，为了便于说明，这里称发光组件230包括的一个光源的位置对应于透明盖板210上表面的区域为第一区域201，同时将该光学指纹识别装置240中光学指纹传感器的位置对应于该透明盖板210上表面的区域称为第二区域202。

当仅有一个光源时，可以按照图14所示的位置设置该光源，即第一区域201位于第二区域202的正下方。具体地，这里可以将第一区域201到第二区域202的距离称为第一线段l₁，例如，如图14所示；或者，也可以将该第一区域201的中心点与该第二区域202的中心点的连线称为第一线段l₁。该第一线段l₁垂直于该电子设备的边缘，或者说该第一线段l₁垂直于该透明盖板210的下边缘。

可选的，该第一线段l₁的取值范围可以为5mm至30mm之间，这样能够避免距离过长时需要透射的手指组织增加，而影响最后的成像效果，同时也避免距离过短而与手机结构产生干涉。

但是，如图15所示，当手指进行指纹识别时，手指触摸透明盖板的指纹检测区域时，手指的关节部分可能刚好在该光源上方。而手指关节部位组织较多，光就需要透过比较多的手指组织，所以光信号衰减较大，进而可能影响成像质量。

因此，作为另一个实施例，该发光组件230还可以包括多个光源。例如，该发光组件230可以包括两个光源。可选的，这里以该多个光源包括两个光源为例，这两个光源分别为第一光源和第二光源。

图16示出了本申请实施例的发光组件包括两个光源时对应于透明盖板的位置的示意图。具体地，这里将该光学指纹传感器对应于该透明盖板210上表面的区域称为第二区域202，该第一光源对应于该透明盖板210上表面的区域称为第三区域203，该第二光源对应于该透明盖板210上表面的区域称为第四区域204。其中，该第三区域203位于第二区域202的左下方，第四区域204位于第二区域202的右下方。

具体地，将第三区域203与第四区域204之间的连线称为第二线段l₂，例如，如图16所示；或者，也可以将该第三区域203的中心点与该第四区域204的中心点的连线称为第二线段l₂。另外，还可以将第二区域202到该第二线段l₂的距离称为第三线段l₃，例如，如图16所示；或者，也可以将该第二区域202的中心点与该第二线段l₂的中点的连线为第三线段l₃。该第三线段l₃垂直于该电子设备的边缘，或者说该第三线段l₃垂直于该透明盖板210的下边缘。

可选的，该第三线段的取值范围为5mm至30mm之间，这样能够避免距离过长时需要透射的手指组织增加，而影响最后的成像效果，同时也避免距离过短而与手机结构产生干涉。

对于设置了左右两个光源的情况，如图17所示，当手指从表面的左边横向按压透明盖板210时，右侧的第二光源的照射效果较好，因为需要穿透的手指比较少；类似的，如图18所示，当手指从表面的右边横向按压透明盖板210时，左侧的第一光源的照射效果较好，因为需要穿透的手指比较少。另外，当手指从正向按压时，例如，如图15所示的手指按压方向，此时对于第一光源和第二光源而言，均具有较好的照射效果，相对于如图15所示的一个光源而言，成像效果更好。因此，设置多个不同方向和位置的光源，可以改烧不同按压姿势下的图像质量。

可选的，作为另一个实施例，该发光组件230还可以包括多于两个的光源。例如，该发光组件230还可以包括光源阵列。例如，该光源阵列可以的光源可以全部并排设置在电子设备底部边框位置。

再例如，该发光组件230还可以为一条发光带。例如，在电子设备底部边框部分设置一个发光带，该发光带发出的光为带状(或者称为条状)。

在本申请实施例中，考虑到发光组件230发出的光在透射出透明盖板210的同时，也可能在照射到透明盖板210表面时发生反射，该反射光可能影响光学指纹识别装置240的成像，或者也可能影响显示屏220显示图像。因此，可以在透射光源的前方的透明盖板210表面设置吸光部，例如，可以在透明盖板210的表面镀吸光物质，以防止反射光通过透明盖板210传播至光学指纹识别转置240而影响成像。

具体地，该透明盖板210可以包括第一吸光部211，例如，该第一吸光部211可以为镀在透明盖板210表面的吸光物质。图19示出了根据本申请实施例的透明盖板中设置第一吸光部的示意图。如图19所示，该透明盖板210的上表面或者下表面的部分可以设置第一吸光部211，该第一吸光部211可以用于吸收该发光组件230发出的第一部分光，以使得该第一部分光不能在该透明盖板210上表面发生反射后传输至该光学指纹识别装置240中，例如，可以阻止第一部分光在透明盖板210上表面发生反射后传输至光学指纹传感器。

可选的，由于该第一吸光部211为吸光物质，为了不影响电子设备的正常显示图像，可以将该第一吸光部211设置在该透明盖板210的上表面或者下表面的非显示区域，使得在电子设备的表面的显示区域可以不受该第一吸光部211的影响。

应理解，本申请实施例的电子设备200包括的显示屏220还可以包括导电玻璃和偏光片(Polarizer)。具体地，图20示出了根据本申请实施例的电子设备200的另一示意图。如图20所示，该电子设备200的显示屏220还包括：位于该透明盖板210与该显示屏220之间的导电玻璃221和偏光片222。

其中，该导电玻璃221和偏光片222同发光组件230之间的位置设置可以参照显示屏220与发光组件230之间的关系。具体地，该发光组件230位于该导电玻璃221和该发光组件230的边缘；该发光组件230与该导电玻璃221互不遮挡；该发光组件230与该偏光片222互不遮挡。

应理解，本申请实施例的导电玻璃221可以为氧化铟锡(Indium-Tin Oxide，ITO)导电玻璃，但本申请实施例并不限于此。

可选的，本申请实施例的电子设备200还可以包括：第二吸光部270，其中，该第二吸光部270位于该发光组件230与该导电玻璃221之间、以及该发光组件230与该偏光片222之间，例如，如图20所示。

具体地，该第二吸光部270可以用于吸收该发光组件230发出的第二部分光，以阻止该第二部分光横向传输至该导电玻璃221和该偏光片222内。这样，在光源传播前方填充吸光物质，能够防止经过导电玻璃和偏光片进行横向传播的光影像成像。

应理解，本申请实施例的电子设备200在通过透射成像原理生成指纹图像的同时，也不影响基于反射原理获取指纹图像的过程。因此，当手指触摸透明盖板210上的指纹检测区域时，该电子设备200既可以基于透射成像原理获取指纹图像，也可以基于反射成像原理获取指纹图像。

例如，本申请实施例中的显示屏220以自发光显示屏为例进行说明。具体地，该显示屏220还可以包括多个自发光显示单元，或者说包括自发光显示单元阵列。其中，该自发光显示单元可以用于显示图像。另外，显示屏220包括的至少部分自发光显示单元还可以作为光源，以发出第二光信号。该第二光信号可以用于基于反射原理获取第二指纹图像。具体地，该第二光信号可以用于照射触摸在透明盖板210表面的手指，并产生反射的第二返回光信号；位于显示屏220下方的光路引导结构用于：将该第二返回光信号引导至该光学指纹传感器；位于显示屏220下方的该光学指纹传感器还用于：接收经过该透明盖板210、显示屏220以及光路引导结构的该第二返回光信号，该第二返回光信号用于获取该手指的第二指纹图像。其中，该第二光信号可以为可见光，例如，该第二光信号的波长可以为550nm，或者其他波长。

因此，本申请实施例的电子设备200可以基于透射成像原理生成第一指纹图像，也可以基于反射成像原理生成第二指纹图像，则也可以根据该第一指纹图像和/或该第二指纹图像进行指纹识别。

基于透射成像原理生成第一指纹图像与基于反射成像原理生成第二指纹图像可以同时进行，也可以不同时进行。但考虑到反射光和透射光之间可能相互影响，所以二者之间一般不同时执行。即在获取透射光时，可以不同步获取反射光；相反的，在获取反射光时，也可以不同步获取透射光。

具体地，该电子设备200还可以包括：控制单元，用于在该发光组件发出该第一光信号时控制该至少部分自发光显示单元不发出该第二光信号，以及在该至少部分自发光显示单元发出该第二光信号时控制该发光组件不发出该第一光信号。具体地，该控制单元可以用于分别控制发光组件230发射第一光信号和至少部分自发光显示单元发射第二光信号。例如，该控制单元可以在控制该发光组件230发出该第一光信号时控制显示屏220中的至少部分自发光显示单元不发出该第二光信号，以便于光学指纹识别装置240仅接收第一光信号对应的第一返回光信号，而不受第二返回光信号的影响；相反的，该控制单元在控制该自发光显示单元发出该第二光信号时控制该发光组件230不发出第一光信号，以便于光学指纹识别装置240仅接收第二光信号对应的第二返回光信号，而不受第一返回光信号的影响。

在本申请实施例中，将光学指纹识别装置240设置在显示屏220的下方，其中，该光学指纹识别装置240可以对应与如图1至图4所示的光学指纹装置130，其中，该光学指纹识别装置240可以包括光路引导结构，该光路引导结构可以对应于电子设备10中的光学组件132，例如，对应于该光学组件132包括的光路引导结构，为了简洁，在此不再赘述。

具体地，该光路引导结构位于该光学指纹传感器上方，用于将返回光信号引导至该光学指纹传感器，其中，该返回光信号可以指第一返回光信号和/或该第二返回光信号。

例如，该光路引导结构包括光学透镜，该光学透镜设置在该光学指纹传感器上方，用于将穿过该显示屏的返回光信号汇聚到该光学指纹传感器的该感应阵列。

再例如，该光路引导结构包括具有多个准直单元或者微孔阵列的光学准直器，该光学准直器用于将穿过该显示屏的返回光信号通过该多个准直单元或者微孔阵列分别传输到该光学指纹传感器的该感应阵列中对应的光学感应单元。

再例如，该光路引导结构包括具有多个微透镜的微透镜阵列和具有多个微孔的挡光层，该微透镜阵列用于将穿过该显示屏的返回光信号通过该多个微透镜分别聚焦到该挡光层对应的微孔，并通过该微孔传输到该光学指纹传感器的该感应阵列中对应的光学感应单元。

图21示出了本申请实施例的光学指纹识别装置240的示意图。其中，该光学指纹识别装置240包括光学指纹传感器245，还可以包括光路引导结构，例如，图21以该光路引导结构为光学透镜241为例进行说明。

具体地，对于光路引导结构包括光学透镜241的情况，由于该光学透镜对于不同波段的光可能存在像色差，因此，需要合理设计该光学透镜。具体地，考虑到本申请实施例的第一返回光信号可能为可见光，也可以为不可见光，而第二返回光信号为可见光，并且光路引导结构包括的光学透镜可以将第一返回光信号和/或该第二返回光信号引导至该光学指纹传感器245，所以，对于该第一返回光信号为红外光，该第二返回光信号为可见光的情况，需要合理设计该光学透镜，使得该光学透镜对红外光可成像和对可见光成像不具有像色差。即光学透镜的像色差设计兼容可见光波段和红外波段的波长光成像，保证在可见光和红外波段上都能成像较优。

例如，可以参照图22对应设计光学透镜。图22示出了光学透镜的多色光焦点偏移的曲线。如图22所示，这里假设该第一返回光信号为红外光，波长选择940nm；该第二返回光信号为可见光，波长选择550nm，对应可以确定该光学透镜的焦点位置，以避免像色差。

另外，如图21所示，该光学指纹传感器245上方还可以设置滤光片(filter)242。该滤光片242用于滤除除了第一返回光信号和第二返回光信号以外的其他光信号的干扰，以减少环境杂散光的干扰。

常规滤光片一般都是针对单一波长，但是本申请实施例的滤光片可以采用特殊设计，使其可以透过可见光和红外光两种特定波段。

例如，图23示出了滤光片对不同波长的光的透过率的曲线。如图23所示，这里假设该第一返回光信号为红外光，波长选择940nm；该第二返回光信号为可见光，波长选择550nm，该滤光片对这两种波长的透过率远大于其他波长的光，即该滤光片可以用于滤掉这两种波长以外其他波长的光。

可选的，本申请实施例中的光学指纹识别装置240还可以包括其他结构。例如，如图21所示，该光学指纹识别装置240还可以包括柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)243和边框244，本申请实施例并不限于此。再例如，该光学指纹识别装置240还可以包括处理器，该处理器用于将第一返回光信号生成第一指纹图像。其中，该处理器可以设置在FPC 243上。

应理解，采用本申请实施例的电子设备200可以对应获得第一指纹图像和/或第二指纹图像，因此，在指纹识别过程中，根据不同的应用场景，可以选择根据该第一指纹图像和/或第二指纹图像进行识别。

可选的，作为第一个实施例，对于手指的任意一次触摸以进行指纹识别而言，该手指触摸透明盖板210表面的指纹检测区域，可以仅获取基于第二光信号的第二指纹图像。具体地，该电子设备200中的光学指纹识别装置240还可以包括处理器，通过该处理器获取第二指纹图像，该第二指纹图像为根据光学指纹识别装置240接收的第二返回光生成的，该第二返回光为第二光信号照射该手指后反射的光信号；根据该第二指纹图像，进行指纹识别。即基于反射光成像获取指纹图像进行指纹识别。

可选的，作为第二个实施例，对于手指的任意一次触摸以进行指纹识别而言，该手指触摸透明盖板210表面的指纹检测区域，还可以获取基于第一光信号的第一指纹图像，并基于第一指纹图像进行指纹识别。

具体地，图24示出了根据本申请实施例的指纹识别的方法300的示意性流程图。如图24所示，该方法300可以包括：S310，获取第一指纹图像，该第一指纹图像为根据第一返回光生成的，该第一返回光为第一光信号透射进手指并从该手指透射出的光信号；S320，根据该第一指纹图像，进行指纹识别。

应理解，该方法300中的第一光信号、第一返回光信号以及第一指纹图像可以对应于电子设备200获取的第一光信号、第一返回光信号以及第一指纹图像，为了简洁，在此不再赘述。

应理解，该S320可以具体包括：若该第一指纹图像与预设指纹图像相匹配，确定指纹识别成功；或，若该第一指纹图像与该预设指纹图像不匹配，确定指纹识别失败。

应理解，本申请实施例的电子设备200还可以包括处理器，或者该电子设备200中的光学指纹识别装置240包括该处理器，该处理器用于执行该第一个实施例，也就是执行该方法300，为了简洁，在此不再描述。

可选的，作为第三个实施例，对于手指的任意一次触摸以进行指纹识别而言，该手指触摸透明盖板210表面的指纹检测区域，还可以既获取第一指纹图像又获取第二指纹图像。具体地，在如图24所示的方法300的基础上，该方法300还可以包括：获取第二指纹图像，该第二指纹图像为根据第二返回光生成的，该第二返回光为第二光信号照射该手指后反射的光信号。对应的，该S320可以具体包括：若该第一指纹图像和该第二指纹图像中至少一个指纹图像与预设指纹图像相匹配，确定指纹识别成功。相反的，若该第一指纹图像和该第二指纹图像均与该预设图像均不匹配，确定本次指纹识别失败，例如，在识别之后还可以继续执行其他识别过程。

同样的，本申请实施例的电子设备200还可以包括处理器，或者该电子设备200中的光学指纹识别装置240包括该处理器，该处理器用于执行第二个实施例，也就是执行用于上述方法300中的各个步骤，为了简洁，在此不再描述。

在本申请实施例中，由于需要采集第一指纹图像和第二指纹图像，但是为了避免第一返回光信号与第二返回光信号之间的影响，可以不同时检测两个光信号。例如，在手指按压指纹检测区域时，可以先点亮发光组件230，以采集透射光对应的第一返回光信号的数据，此时显示屏220的自发光显示单元不发光；第一返回光信号采集完成之后，再将发光细节230关闭，并点亮自发光显示单元，以采集反射光对应的第二返回光信号的数据。

其中，在第一返回光信号采集完成之后，可以开启多线程，即在生成第一指纹图像以及对第一指纹图像进行识别的同时，开启第二返回光信号的获取过程，这样并行执行可以节约整体时间，同时也不影响成像。

另外，相反的，在手指按压指纹检测区域时，也可以先采集反射光对应的第二返回光信号的数据，再采集透射光对应的第一返回光信号的数据，本申请实施例并不限于此。

对于获取的第一指纹图像和第二指纹图像，当其中任意一个指纹图像与预设指纹图像匹配时，即可确定指纹识别成功，这样可以提高指纹识别效率，尤其在该手指的情况下，增加了指纹识别成功率。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (37)

1.一种光学指纹识别装置，适用于具有显示屏的电子设备，其特征在于，所述光学指纹识别装置包括：光路引导结构和光学指纹传感器；

其中，所述光路引导结构用于设置在所述显示屏和所述光学指纹传感器之间，以将在所述显示屏上方的手指形成的第一返回光信号引导至所述光学指纹传感器；

所述光学指纹传感器用于设置在所述显示屏的下方，其包括具有多个光学感应单元的感应阵列，所述感应阵列用于接收经过所述光路引导结构的所述第一返回光信号，并根据所述第一返回光信号检测所述手指的指纹图像；

其中，所述第一返回光信号为第一光信号透射进所述手指，再从所述手指透射出并穿过所述显示屏的光信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一光信号为发光组件以预设角度朝向所述手指发射的光信号，其中所述发光组件用于设置在所述显示屏的边缘，并与所述显示屏并排设置且互不遮挡。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发光组件用于设置在所述电子设备的上表面的非显示区域的下方，所述发光组件以所述预设角度发出的所述第一光信号照射到触摸在所述电子设备的上表面的指纹检测区域的所述手指，所述指纹检测区域位于所述电子设备的上表面的显示区域。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述发光组件包括光源和透镜，所述透镜位于所述光源的上表面；

所述透镜用于汇聚所述光源发出的所述第一光信号，以使所述第一光信号照射到触摸所述指纹检测区域的所述手指。

5.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述发光组件包括垂直腔表面发射激光器，所述激光器垂直腔表面发射用于向触摸所述指纹检测区域的所述手指发出所述第一光信号。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述发光组件发出的所述第一光信号为红外光或可见光。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述红外光的波长为940nm；或者，所述可见光的波长为550nm。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述发光组件包括一个光源，所述一个光源的位置对应于所述电子设备上表面的第一区域，所述光学指纹传感器的位置对应于所述电子设备上表面的第二区域，

所述第一区域的中心点与所述第二区域的中心点的连线为第一线段，所述第一线段垂直于所述电子设备的边缘。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一线段的取值范围为5mm至30mm之间。

10.根据权利要求2至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述发光组件包括第一光源和第二光源，

所述光学指纹传感器的位置对应于所述电子设备上表面的第二区域，所述第一光源对应于所述电子设备上表面的第三区域，所述第二光源对应于所述电子设备上表面的第四区域，

所述第三区域的中心点与所述第四区域的中心点的连线为第二线段，所述第二区域的中心点与所述第二线段的中点的连线为第三线段，所述第三线段垂直于所述电子设备的边缘。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第三线段的取值范围为5mm至30mm之间。

12.根据权利要求2至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示屏上方设置有透明盖板，且所述发光组件设置在所述透明盖板的边缘区域下方；

所述透明盖板用于为所述手指提供触摸界面，所述发光组件发出的所述第一光信号以所述预设角度从所述透明盖板透射进所述手指。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述发光组件发出的所述第一光信号在所述透明盖板的上表面的出射角小于或者等于角度预设值。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述角度预设值的取值范围为1°至20°。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述角度预设值在10°至20°之间。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述发光组件发出的所述第一光信号在所述手指上的入射位置距离所述透明盖板的高度小于或者等于高度预设值。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述高度预设值小于或者等于5mm。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述透明盖板包括第一吸光部，

所述第一吸光部用于吸收所述发光组件发出的所述第一光信号中的第一部分光，以阻止所述第一部分光在所述透明盖板上表面发生反射后传输至所述光学指纹传感器。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第一吸光部设置在所述透明盖板的上表面的非显示区域。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示屏包括靠近所述透明盖板的导电玻璃和偏光片，所述发光组件位于所述导电玻璃和所述发光组件的边缘，并与所述导电玻璃和所述偏光片均互不遮挡。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述发光组件与所述导电玻璃和所述偏光片之间设置有第二吸光部，

所述第二吸光部用于吸收所述发光组件发出的所述第一光信号中的第二部分光，以阻止所述第二部分光横向传输至所述导电玻璃和所述偏光片。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示屏包括多个自发光显示单元，所述多个自发光显示单元用于显示图像；

所述光路引导结构用于：将在所述显示屏上方的所述手指形成的第二返回光信号引导至所述光学指纹传感器；

所述光学指纹传感器的所述感应阵列用于：接收经过所述光路引导结构的所述第二返回光信号，并根据所述第二返回光信号检测所述手指的指纹图像；

其中，所述第二返回光信号为所述显示屏的至少部分自发光显示单元发出的第二光信号照射所述手指并产生反射而产生的光信号。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述光学指纹传感器用于根据所述第一返回光信号检测出所述手指的第一指纹图像，还用于根据所述第二返回光信号检测出所述手指的第二指纹图像。

24.根据权利要求22或23所述的装置，其特征在于，所述第二光信号的波长为550nm。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制单元，用于在所述发光组件发出所述第一光信号时控制所述至少部分自发光显示单元不发出所述第二光信号，以及在所述至少部分自发光显示单元发出所述第二光信号时控制所述发光组件不发出所述第一光信号。

26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：处理器，

所述处理器用于：

获取第一指纹图像，所述第一指纹图像为根据所述第一返回光信号生成的；

在所述第一指纹图像与预设指纹图像相匹配时，确定指纹识别成功；或，在所述第一指纹图像与所述预设指纹图像不匹配时，确定指纹识别失败。

27.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：处理器，所述处理器还用于：

获取第一指纹图像，所述第一指纹图像为根据所述第一返回光信号生成的；

获取第二指纹图像，所述第二指纹图像为根据所述第二返回信号光生成的；

在所述第一指纹图像和所述第二指纹图像中至少一个指纹图像与预设指纹图像相匹配，确定指纹识别成功；或者，在所述第一指纹图像和所述第二指纹图像均与所述预设图像不匹配时，确定指纹识别失败。

28.根据权利要求22至27中任一项所述的装置，其特征在于，所述光路引导结构包括光学透镜，所述光学透镜设置在所述光学指纹传感器上方，用于将穿过所述显示屏的返回光信号汇聚到所述光学指纹传感器的所述感应阵列。

29.根据权利要求28所述的装置，其特征在于，所述第一返回光信号为红外光，所述第二返回光信号为可见光，

所述光学透镜对红外光可成像和对可见光成像不具有像色差。

30.根据权利要求22至27所述的装置，其特征在于，所述光路引导结构包括具有多个准直单元或者微孔阵列的光学准直器，所述光学准直器用于将穿过所述显示屏的返回光信号通过所述多个准直单元或者微孔阵列分别传输到所述光学指纹传感器的所述感应阵列中对应的光学感应单元；或者，

所述光路引导结构包括具有多个微透镜的微透镜阵列和具有多个微孔的挡光层，所述微透镜阵列用于将穿过所述显示屏的返回光信号通过所述多个微透镜分别聚焦到所述挡光层对应的微孔，并通过所述微孔传输到所述光学指纹传感器的所述感应阵列中对应的光学感应单元。

31.根据权利要求22至30中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

滤光片，位于所述光学指纹传感器上方，所述滤光片用于滤除所述第一返回光信号和所述第二返回光信号以外的其他光信号。

32.根据权利要求31所述的装置，其特征在于，所述第一返回光信号为波长940nm的红外光，所述第二返回光信号为波长550nm的可见光，

所述滤光片至少用于滤除波长不等于940nm和550nm的光。

33.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1至32中任一项所述的光学指纹识别装置。

34.一种指纹识别的方法，适用于如权利要求1至32中任一项所述的光学指纹识别装置，其特征在于，所述指纹识别的方法包括：

获取第一指纹图像，所述第一指纹图像为根据第一返回光生成的，所述第一返回光为第一光信号透射进手指并从所述手指透射出的光信号；

根据所述第一指纹图像，进行指纹识别。

35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一指纹图像，进行指纹识别，包括：

若所述第一指纹图像与预设指纹图像相匹配，确定指纹识别成功；或，

若所述第一指纹图像与所述预设指纹图像不匹配，确定指纹识别失败。

36.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取第二指纹图像，所述第二指纹图像为根据第二返回光生成的，所述第二返回光为第二光信号照射所述手指后反射的光信号；

所述根据所述第一指纹图像，进行指纹识别，包括：

若所述第一指纹图像和所述第二指纹图像中至少一个指纹图像与预设指纹图像相匹配，确定指纹识别成功。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一指纹图像，进行指纹识别，包括：

若所述第一指纹图像和所述第二指纹图像均与所述预设图像不匹配，确定指纹识别失败。

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